馬弗爐測溫精度測試

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為熱端，溫度較低的一端為冷端，冷端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

熱電偶測量溫度準(zhǔn)確的前提條件是冷端溫度恒定與溫控表所處溫度保持一致。但是根據(jù)爐子的實際設(shè)計情況，熱電偶冷端通常處于加熱腔的外表面，隨著爐子溫度的升高，熱電偶冷端勢必會升高，如此對測量出來的溫度會造成誤差。

該試驗的目的主要分析如何減小熱電偶冷端連接處溫度變化對測溫精度的影響。

國內(nèi)爐業(yè)界對于溫度準(zhǔn)確度的掌握沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)測量數(shù)據(jù)和計量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為此我公司對所有自產(chǎn)的實驗電爐進(jìn)行內(nèi)部測試，盡可能將誤差縮小到0。溫度誤差容易忽視的就是熱電偶的冷端溫度升高而造成的誤差，由熱電偶的測量原理可知，冷端溫度的變化直接影響測量的精度，國內(nèi)的實驗電爐在很大程度上忽略了這個小小的細(xì)節(jié)。對于1200℃的燒結(jié)爐，熱電偶冷端的連接處通常位于爐膛的外表面，隨著燒結(jié)爐溫度的升高，位于爐膛外表面的熱電偶冷端連接處的溫度也會相應(yīng)的升高，因此對于測量的溫度必然會造成誤差，誤差范圍通常在60℃以上，即使使用了溫度補(bǔ)償導(dǎo)線也仍然會有10～30℃誤差，這對于溫度要求精度高的實驗來說，是不可取的。針對這一普遍現(xiàn)象，河南成儀公司針對此系列燒結(jié)爐采用了與熱電偶同材質(zhì)的延長線直接連接到溫控表，如此雖然成本增加不少，但是卻能減小傳輸誤差。為了驗證此方法是否能提高測量精度，我公司做了如下測試實驗。

熱電偶冷端與測量儀表的連接通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線分為延伸型與補(bǔ)償型。延伸型與熱與熱電偶材料相同，K型延伸型用“KX”表示?？稍?/span>—40℃～200℃使用。導(dǎo)線材料是鎳鉻-鎳硅，與熱電偶材料一樣。而補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶材質(zhì)不同，但他們的熱電特性與熱電偶相近，K型補(bǔ)償型用“KC”表示?？稍?/span>—20℃～100℃中使用，材料采用的是銅-康銅。很明顯延伸型的使用范比補(bǔ)償型的要高一倍，但由于材料與熱電偶一樣，因此價格也比較昂貴。所以通常一些二流生產(chǎn)企業(yè)只采用廉價的補(bǔ)償型導(dǎo)線而忽略了所帶來的誤差。為了減少測量誤差，提高測量精度，河南成儀公司K型熱電偶毅然采用了延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線。

試驗結(jié)果與分析

表1列出了實驗的部分結(jié)果，圖1和圖2則是針對表一做的圖表：根據(jù)以上圖表觀察可以看到校準(zhǔn)熱電偶顯示溫度與燒結(jié)爐溫度有一定的差值，由圖1可知500℃之前誤差在3℃以內(nèi)，而隨著爐膛溫度的逐漸升高到T1260A的工作溫度（500℃～1200℃），差值減小到0.8℃以內(nèi)的溫差。這是因為剛開始時，溫度較低，爐膛內(nèi)溫度受外界影響較大，校準(zhǔn)溫度點和爐體的測溫點之間的存在溫度差，而隨著爐膛內(nèi)溫度的逐漸升高到正常的工作溫度范圍，溫場更加均勻，溫差逐漸減小，后溫差減小到0.3℃。從開始加熱到保溫3個小時后，燒結(jié)爐熱電偶冷端與延長線連接處的溫度從22℃升到135℃，對測量溫度差并沒有產(chǎn)生明顯的影響。因此我們河南成儀公司在采用K型延長型補(bǔ)償導(dǎo)線的情況下，爐體本身的溫度誤差小于0.6℃，可以忽略不計，認(rèn)定為。

表1溫度測量數(shù)據(jù)表 

圖1兩溫度比較

圖2溫度差